Электропривод продольнострогательного станка. Пояснительная записка. Рис. 1, и удовлетворяющего следующим условиям Исходные данные конструктивнотехнологических параметров
 Скачать 0.99 Mb.
|
|
Задание на проект Разработать главный электрический привод для двухстоечного продольно-строгального станка, схематически изображенного на рис. 1, и удовлетворяющего следующим условиям… Исходные данные конструктивно-технологических параметров  - Усилие резания, направленное навстречу движения стола; - Номинальная скорость (прямой ход); - Скорость резания; - Скорость обратного хода; - Масса стола; - Масса обрабатываемой детали; - Длинна обрабатываемой детали (реза); - Коэффициент трения стола о направляющие; - Ускорение силы тяжести; - Боковое усилие, которое ввиду малости не учитывается;Данные механической передачи (редуктор и червячно-реечная передача)  - Номинальный КПД механической передачи; - Число заходов червяка; - Число зубьев первой шестерни; - Число зубьев второй шестерни; - Число зубьев третьей шестерни; - Число зубьев четвертой шестерни; - Модуль червячной передачи; - Угол между осью червяка и направлением движения стола; - Угол подъёма винтовой линии червяка;Данные двигателя 2ПФ250L  - Номинальная мощность; - Номинальное напряжение якорной цепи; - Номинальный ток якорной цепи; - Номинальная частота вращения вала; - Максимальная скорость вращения якоря; - Максимальный момент; Мn=471 Нм; - Момент инерции вала (якоря); - Сопротивление обмотки якоря; - Сопротивление обмотки добавочных полюсов; - Сопротивление стабилизирующей обмотки; - КПД двигателя.Содержание Введение 4 I. Краткое описание технологического процесса и конструктивных особенностей механизма 5 II. Расчет (на основе исходных технических данных) моментов сопротивления, моментов инерции, тахограммы и построение нагрузочной диаграммы механизма 8 1. Формирование требований к электроприводу 8 2. Выбор типа электропривода 8 3. Предварительный выбор мощности электропривода, выбор типа двигателя и его номинальной мощности 8 4. Расчет передаточного числа редуктора, приведение моментов инерции валу двигателя, построение тахограммы и нагрузочной диаграммы электропривода 9 5. Проверка выбранного двигателя по нагреванию и перегрузке 13 6. Анализ динамических свойств электромеханического преобразователя, как объекта управления. Анализ соотношения механических и электрических постоянных времени 14 7. Выбор параметров силовой части электропривода и системы управления силовым преобразователем энергии 16 8. Расчеты по энергетике электропривода (расчет потерь за цикл работы, энергии, потребляемой из сети, среднециклового КПД и т.д.) 20 Заключение 21 Библиографический список 22 Введение В промышленности используются десятки различных способов регулирования скорости, однако качественное регулирование скорости электроприводов осуществляется регулированием напряжения (или тока), которое подводится к двигателю. В последние годы основными преобразователями для высококачественных электроприводов стали двухзвенные преобразователи с импульсным регулированием выходного напряжения или тока. Основными достоинствами двухзвенных преобразователей, использующих импульсное регулирование, являются: а) высокое быстродействие, обеспечивающее хорошую управляемость, большие диапазоны регулирования скорости и малые динамические падения скорости при набросах нагрузки; б) перенос спектра высших гармоник напряжения в более высокочастотную область, благодаря чему существенно уменьшаются пульсации токов, обусловленных высшими гармониками напряжения, поскольку индуктивные сопротивления возрастают пропорционально частоте; и уменьшаются потери энергии в активных сопротивлениях обмоток; магнитное поле двигателей переменного тока получается практически круговым, т.е. равномерно вращается и имеет неизменную величину, что позволяет увеличить диапазон регулирования скорости приводов переменного тока на один - три порядка по сравнению с приводами, имеющими двухзвенные преобразователи частоты с амплитудным регулированием; в) возможность использования неуправляемого выпрямителя, что существенно повышает коэффициент мощности привода со стороны питающей сети переменного тока и уменьшает генерацию высших гармоник в сеть; г) высокая частота коммутации источника питания, благодаря чему требуется малая емкость фильтрового конденсатора и его величина определяется главным образом необходимостью сглаживать выпрямленное напряжение неуправляемого выпрямителя; емкость получается намного меньше, чем в случае управляемого выпрямителя и  с амплитудным регулированием;д) меньшие габариты и стоимость  , выше  , так как потери в диодах меньше, чем в тиристорах на  , выше допускаемая температура  перехода, диоды дешевле и не требуют системы управления;е) возможность осуществлять бесперебойное питания ответственных электроприводов в случае исчезновения напряжения в сети переменного тока переключением на аккумуляторную батарею; ж) управляемые выпрямители с широтно-импульсной модуляцией (конвертеры) потребляют из сети практически синусоидальный ток и могут генерировать в сеть реактивную мощность. Из всего вышеизложенного следует, что приводы с преобразователями, использующими импульсное регулирование, в настоящее время являются самыми совершенными, поскольку создают минимальные пульсации тока и момента двигателя, обладают высоким быстродействием, как потребители энергии имеют высокий коэффициент мощности и сравнительно мало искажают напряжение сети. Все это делает необходимым знание и умение рассчитывать такие преобразователи. Программное обеспечение к курсовой работе представляет собой математический пакет Mathcad, обеспечивающий расчет системы, и чертежные пакеты AutoCAD и КОМПАС, в которых построены все рисунки и графики. I. Краткое описание технологического процесса и конструктивных особенностей механизма Продольно-строгальный станок предназначен для обработки плоских поверхностей больших корпусных деталей. В промышленности используются продольно-строгальные станки различных конструкций. В курсовом проекте принят двухстоечный станок, предназначенный для обработки наиболее крупных деталей (см. рис. 1), который содержит следующие основные узлы: 1  – станина2 – стол 3 – траверса 4 – суппорт 5 – стойка 6 – редуктор 7 – электродвигатель 8 – резец Рис. 1. Схематическое изображение двухстоечного продольно-строгального станка Станина устанавливается на фундаменте, а к ней крепятся все элементы и механизмы станка. Станина имеет горизонтальные направляющие, по которым стол совершает возвратно-поступательное движение. Движение от двигателя к столу передаётся через редуктор и червячно-реечную передачу. Рейка крепится к столу снизу по середине. Заготовка, из которой изготовляется изделие, устанавливается на столе и крепится болтами. Во время рабочего (прямого) хода, показанного на рис. 1 стрелкой, резец снимает стружку. На рис. 1 размеры резца и стружки для наглядности значительно преувеличены. Для обратного хода двигатели реверсируются, резец приподнимается специальным электромагнитом и не касается заготовки. Во время обратного хода или в одном из крайних положений суппорт перемещается на величину подачи в горизонтальном направлении по траверсе. По окончании обработки плоскости станок останавливается, резец возвращают в исходное состояние, траверса опускается на величину глубины резания, после чего проводится обработка параллельной плоскости, если в этом есть необходимость. Движение, при котором снятие стружки, называется главным движением, а привод, обеспечивающий это движение, называется главным приводом. Перемещение резца поперек обрабатываемой поверхности называется движением подачи. Оно обеспечивается приводом подачи. Имеется также привод перемещения траверсы и много других приводов. Движение рейки, установленной на нижней поверхности стола, передается от червяка. Такая передача обладает высокой плавностью и жесткостью, является самотормозящейся. Кинематическая схема главного привода представлена на рис 2.  Рис. 2. Кинематическая схема главного привода Скорость резания на продольно-строгальном станке находится в пределах  . При черновой обработке и в случае твердых материалов используются малые скорости. Высокие скорости резания предпочтительны при чистовой обработке.Обратная скорость обычно выше, чем прямая, поскольку она не имеет технологических ограничений и сокращение времени обратного хода приводит к повышению производительности станка. Станки рассчитываются на работу с постоянным моментом при скоростях до  . При более высокой скорости регулирование ведется с постоянной мощностью.График изменения скорости стола в функции времени приведен на рис. 3. Он имеет следующие участки. В течение времени  происходит разгон стола до скорости врезания  . В интервалы  ,  стол движется с этой скоростью. Далее в течение  происходит разгон до заданной скорости резания  и в течение  производится резание при неизменной скорости. Рис. 3. График изменения скорости стола в функции времени Далее  происходит снижение скорости до для выхода резца из заготовки и работа на этой скорости  . В течение интервалов  и  производится торможение до нуля, а затем разгон до скорости обратного хода. В течение  стол движется с неизменной скоростью  в обратном направлении, а затем происходит торможение до нуля в течение  . После чего начинается новый цикл.Укажем, как изменяется статический момент на валу двигателя. В течение и он равен моменту холостого хода  . После этого происходит врезание резца в заготовку и устанавливается момент, соответствующий моменту резания  , действующий в течение интервалов -  . Затем резец выходит из изделия и устанавливается момент холостого хода в течение  и . После изменения направления вращения во время всего обратного хода действует отрицательный момент холостого хода.Участки разгона и торможения, на которых скорость превышает номинальную, целесообразно делить на два интервала: один на скорости меньшей номинальной  и второй при скорости большей номинальной  . Это необходимо при проверке двигателя по нагреванию для учета нарушения пропорциональности между током и моментом.II. Расчет (на основе исходных технических данных) моментов сопротивления, моментов инерции, тахограммы и построение нагрузочной диаграммы механизма 1.Формирование требований к электроприводу 1. Диапазон регулирования скорости с постоянным моментом до  , при регулировании с постоянством мощности не менее  , общий диапазон регулирования скорости до  .2. Режим работы перемежающийся с частыми реверсами (см. рис. 3). 3. Для обеспечения работы на пониженных скоростях при постоянстве момента двигатели должны иметь естественное или принудительное охлаждение. 4. Привод должен быть реверсивным и обеспечивать рекуперацию энергии торможения в сеть. 5. Перегрузки по току при продолжительности перегрузки до  для электроприводов постоянного тока при полном магнитном потоке не менее  , для электроприводов переменного тока не менее  по току.6. Погрешность скорости при изменении нагрузки в пределах  и  не менее  (ГОСТ 27803-88).7. Время возврата скорости к указанному допуску  при ступенчатом изменении нагрузки от холостого хода до номинальной не должно превышать  . |